L'antenna log-periodica è un'antenna a banda larga il cui principio di funzionamento si basa sulla risonanza e sulla struttura log-periodica. Questo articolo vi introdurrà anche alle antenne log-periodiche da tre punti di vista: la storia, il principio di funzionamento e i vantaggi delle antenne log-periodiche.

La storia delle antenne log-periodiche

L'antenna log-periodica è un'antenna a banda larga il cui design si basa sulla struttura log-periodica. La storia delle antenne log-periodiche risale agli anni '50.

L'antenna log-periodica fu inventata per la prima volta nel 1957 dagli ingegneri americani Dwight Isbell e Raymond DuHamel. Mentre conducevano ricerche presso i Bell Labs, progettarono un'antenna a banda larga in grado di coprire diverse bande di frequenza. Questa struttura di antenna utilizza una geometria log-periodica, che le conferisce caratteristiche di radiazione simili su tutta la gamma di frequenze.

Nei decenni successivi, le antenne log-periodiche sono state ampiamente utilizzate e studiate. Sono utilizzate in settori quali le comunicazioni wireless, la ricezione televisiva e radiofonica, i sistemi radar, le misurazioni radio e la ricerca scientifica. Le caratteristiche di ampia banda delle antenne log-periodiche consentono loro di coprire più bande di frequenza, riducendo la necessità di commutazione di frequenza e sostituzione dell'antenna e migliorando la flessibilità e l'efficienza del sistema.

Il principio di funzionamento dell'antenna logaritmica si basa sulla sua particolare struttura. È costituita da una serie di piastre metalliche alternate, ciascuna con lunghezza e distanza crescenti secondo un periodo logaritmico. Questa struttura fa sì che l'antenna produca differenze di fase a diverse frequenze, ottenendo così una radiazione a banda larga.

Con il progresso tecnologico, la progettazione e i metodi di produzione delle antenne log-periodiche sono migliorati. Le moderne antenne log-periodiche utilizzano materiali e processi di produzione avanzati per migliorarne le prestazioni e l'affidabilità.

Il suo principio di funzionamento può essere brevemente descritto come segue

1. Principio di risonanza: il design dell'antenna logaritmica si basa sul principio di risonanza. A una frequenza specifica, la struttura dell'antenna forma un anello risonante, consentendole di ricevere e irradiare efficacemente le onde elettromagnetiche. Progettando con precisione la lunghezza e la spaziatura delle lamiere, le antenne logaritmiche possono operare in diversi intervalli di frequenza di risonanza.

2. Differenza di fase: il rapporto logaritmico tra la lunghezza del pezzo metallico e la spaziatura dell'antenna logaritmica fa sì che ogni pezzo metallico produca una differenza di fase a frequenze diverse. Questa differenza di fase determina il comportamento risonante dell'antenna a diverse frequenze, consentendo così il funzionamento a banda larga. I pezzi metallici più corti agiscono a frequenze più alte, mentre i pezzi metallici più lunghi agiscono a frequenze più basse.

3. Scansione del fascio: la struttura dell'antenna logaritmica fa sì che abbia caratteristiche di radiazione diverse a diverse frequenze. Al variare della frequenza, cambiano anche la direzione della radiazione e l'ampiezza del fascio dell'antenna. Ciò significa che le antenne logaritmiche possono scansionare e regolare i fasci su un'ampia banda di frequenze.

Vantaggi delle antenne log-periodiche

1. Caratteristiche a banda larga: l'antenna log-periodica è un'antenna a banda larga in grado di coprire più bande di frequenza. La sua struttura log-periodica consente all'antenna di avere caratteristiche di radiazione simili su tutta la gamma di frequenze, eliminando la necessità di cambiare frequenza o di sostituire l'antenna, migliorando la flessibilità e l'efficienza del sistema.

2. Elevato guadagno ed efficienza di radiazione: le antenne logaritmiche periodiche solitamente offrono un elevato guadagno ed efficienza di radiazione. La loro struttura consente la risonanza in diverse gamme di frequenza, garantendo elevate capacità di radiazione e ricezione.

3. Controllo della direttività: le antenne log-periodiche sono generalmente direzionali, ovvero hanno una maggiore capacità di radiazione o ricezione in determinate direzioni. Questo rende le antenne log-periodiche adatte ad applicazioni che richiedono una direttività di radiazione specifica, come comunicazioni, radar, ecc.

4. Semplificare la progettazione del sistema: poiché le antenne log-periodiche possono coprire un'ampia gamma di frequenze, la progettazione del sistema può essere semplificata e il numero di antenne può essere ridotto. Ciò contribuisce a ridurre i costi del sistema, a ridurre la complessità e a migliorare l'affidabilità.

5. Prestazioni anti-interferenza: l'antenna log-periodica offre buone prestazioni anti-interferenza in un'ampia banda di frequenza. La sua struttura consente all'antenna di filtrare meglio i segnali di frequenza indesiderati e di migliorare la resistenza del sistema alle interferenze.

In breve, progettando accuratamente la lunghezza e la spaziatura delle lamiere, l'antenna logaritmica periodica può operare in molteplici intervalli di frequenza di risonanza, con caratteristiche di banda larga, elevato guadagno ed efficienza di radiazione, controllo della direttività, progettazione semplificata del sistema e vantaggi prestazionali anti-interferenza. Ciò rende le antenne logaritmiche periodiche ampiamente utilizzate nelle comunicazioni wireless, nei radar, nella ricerca scientifica e in altri campi.